JPH0417654B2 - - Google Patents
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- JPH0417654B2 JPH0417654B2 JP63320801A JP32080188A JPH0417654B2 JP H0417654 B2 JPH0417654 B2 JP H0417654B2 JP 63320801 A JP63320801 A JP 63320801A JP 32080188 A JP32080188 A JP 32080188A JP H0417654 B2 JPH0417654 B2 JP H0417654B2
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- Japan
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- impedance
- coil assembly
- nmr
- coaxial cable
- conductor
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3642—Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
- G01R33/3657—Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils do not have the same function in MR, e.g. decoupling of a transmission coil from a receive coil
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明の分野は核磁気共鳴映像（imaging）方
法と装置である。更に詳しくは、本発明は無線周
波磁界励起パルスを発生するように作動された、
次いで不作動にされて別の１つの局部コイルが
NMR（核磁気共鳴）信号を受信できるようにす
る共鳴コイルに関するものである。
法と装置である。更に詳しくは、本発明は無線周
波磁界励起パルスを発生するように作動された、
次いで不作動にされて別の１つの局部コイルが
NMR（核磁気共鳴）信号を受信できるようにす
る共鳴コイルに関するものである。
磁気モーメントを有する原子核はそれに加えら
れている磁界の方向にそれ自身を整列させようと
する。しかし、そうする際、原子核は磁界の強さ
および特定の核種の性質（核の磁気回転比ｑ）に
よつてきまる固有の角周波（ラーモア周波数）で
上記の方向のまわりに歳差運動する。この現象を
示す核をここでは「スピン」と呼ぶ。
れている磁界の方向にそれ自身を整列させようと
する。しかし、そうする際、原子核は磁界の強さ
および特定の核種の性質（核の磁気回転比ｑ）に
よつてきまる固有の角周波（ラーモア周波数）で
上記の方向のまわりに歳差運動する。この現象を
示す核をここでは「スピン」と呼ぶ。
人体組織のような物質が一様な静磁界（分極磁
界BZ）を受けたとき、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントはこの分極磁界と整列しようとす
るが、固有のラーモア周波数で不規則な秩序でそ
のまわりを歳差運動する。この場合、分極磁界の
方向の正味の磁気モーメントMZが作られるが、
垂直すなわち横断面（ｘ−ｙ平面）内にある不規
則な方向を向いた磁気成分は互いに打ち消され
る。しかし、物質または組織がｘ−ｙ平面内にあ
つてラーモア周波数に等しい周波数の磁界（無線
周波励起磁界B1）を受けた場合は、正味の磁気
モーメントMZがｘ−ｙ平面内へと回転させ、す
なわち傾けさせて、ラーモア周波数でｘ−ｙ平面
内で回転する正味の横磁気モーメントを作ること
ができる。正味の磁気モーメントMZを傾ける程
度、したがつて正味の横磁気モーメントM1の大
きさは主として印加したRF励起磁界B1大きさお
よび時間の長さによつてきまる。
界BZ）を受けたとき、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントはこの分極磁界と整列しようとす
るが、固有のラーモア周波数で不規則な秩序でそ
のまわりを歳差運動する。この場合、分極磁界の
方向の正味の磁気モーメントMZが作られるが、
垂直すなわち横断面（ｘ−ｙ平面）内にある不規
則な方向を向いた磁気成分は互いに打ち消され
る。しかし、物質または組織がｘ−ｙ平面内にあ
つてラーモア周波数に等しい周波数の磁界（無線
周波励起磁界B1）を受けた場合は、正味の磁気
モーメントMZがｘ−ｙ平面内へと回転させ、す
なわち傾けさせて、ラーモア周波数でｘ−ｙ平面
内で回転する正味の横磁気モーメントを作ること
ができる。正味の磁気モーメントMZを傾ける程
度、したがつて正味の横磁気モーメントM1の大
きさは主として印加したRF励起磁界B1大きさお
よび時間の長さによつてきまる。
この現象の実用的な値はRF励起信号B1が終了
した後、励起されたスピンによつて放出される信
号により得られる。簡単なシステムでは、励起さ
れたスピンは受信コイルに振動する正弦波信号を
誘導する。この信号の周波数はラーモア周波数で
あり、その初期振幅A0は横磁気モーメントM1の
大きさによつて定められる。放出信号の振幅Ａは
次式に従つて時間ｔとともに指数関数的に減衰す
る。
した後、励起されたスピンによつて放出される信
号により得られる。簡単なシステムでは、励起さ
れたスピンは受信コイルに振動する正弦波信号を
誘導する。この信号の周波数はラーモア周波数で
あり、その初期振幅A0は横磁気モーメントM1の
大きさによつて定められる。放出信号の振幅Ａは
次式に従つて時間ｔとともに指数関数的に減衰す
る。
Ａ＝A0e（ｔ／T2 *）
減衰定数１／T2 *は磁界の均一性、ならびに「ス
ピン−スピン緩和時間」または「横緩和時間」と
呼ばれる時定数T2によつて定まる。時定数T2は
完全に均一な磁界の中でRF励起信号B1を除去し
た後にスピンのそろつた歳差運動が位相にずれを
生じる指数速度に逆比例する。
ピン−スピン緩和時間」または「横緩和時間」と
呼ばれる時定数T2によつて定まる。時定数T2は
完全に均一な磁界の中でRF励起信号B1を除去し
た後にスピンのそろつた歳差運動が位相にずれを
生じる指数速度に逆比例する。
NMR信号の振幅Ａに寄与するもう１つの重要
な要素はスピン−格子緩和過程と呼ばれるもので
あり、これは時定数T1で表わされている。これ
は縦緩和過程とも呼ばれていて、磁気分極軸
（ｚ）に沿つた正味の磁気モーメントＭがその平
衡値に回復するまでの時間を表わす。一般に時定
数T1はT2より長い。
な要素はスピン−格子緩和過程と呼ばれるもので
あり、これは時定数T1で表わされている。これ
は縦緩和過程とも呼ばれていて、磁気分極軸
（ｚ）に沿つた正味の磁気モーメントＭがその平
衡値に回復するまでの時間を表わす。一般に時定
数T1はT2より長い。
本発明に特に関連するNMR測定は「パルス
NMR測定」と呼ばれる。このようなNMR測定
では励起期間と信号放出期間に分けられる。この
ような測定は循環的に行なわれ、NMR測定を多
数回繰り返すことにより各サイクルの間の異なる
データを蓄積するか、または物体内の互いに異な
る位置で同じ測定を行なう。様々の予備励起手法
が知られており、これらの手法では大きさと持続
時間の異なる１つ以上のRF励起パルス（B1）が
印加される。このようなRF励起パルスは周波数
スペクトルが狭い場合（選択的励起パルス）と、
共振周波数範囲にわたつて横磁化M1を生じさせ
る広い周波数スペクトルを持つ場合（非選択励起
パルス）がある。従来技術には特定のNMR現象
を利用するように設計され、NMR測定過程の特
定の問題を解消する励起方式が多数ある。
NMR測定」と呼ばれる。このようなNMR測定
では励起期間と信号放出期間に分けられる。この
ような測定は循環的に行なわれ、NMR測定を多
数回繰り返すことにより各サイクルの間の異なる
データを蓄積するか、または物体内の互いに異な
る位置で同じ測定を行なう。様々の予備励起手法
が知られており、これらの手法では大きさと持続
時間の異なる１つ以上のRF励起パルス（B1）が
印加される。このようなRF励起パルスは周波数
スペクトルが狭い場合（選択的励起パルス）と、
共振周波数範囲にわたつて横磁化M1を生じさせ
る広い周波数スペクトルを持つ場合（非選択励起
パルス）がある。従来技術には特定のNMR現象
を利用するように設計され、NMR測定過程の特
定の問題を解消する励起方式が多数ある。
NMRを利用して画像を作るとき、対象物内の
特定の位置からのNMR信号を得るための方式が
用いられる。通常、像を作ろうとする領域（関心
領域）には一連のNMR測定サイクルが加えら
れ、この一連のNMR測定サイクルは使用される
特定の局在化（localization）法に応じて変る。
受信したNMR信号はデイジタル化されて、多く
の周知の像再構成法のうちの１つを使つて処理さ
れることにより、画像が再構成される。このよう
な走査を行なうためには、もちろん対象物内の特
定の位置からのNMR信号を引き出す必要があ
る。これは分極磁界B0と同じ方向を持つが、ｘ
軸とｙ軸とｚ軸のそれぞれに沿つて勾配を持つ磁
界（Ｇ×GYおよびGZ）を用いることによつて行
なわれる。各NMRサイクルの間にこれらの勾配
の強度を制御することによつて、スピン励起の空
間分布を制御することができ、NMR信号の位置
を特定することができる。
特定の位置からのNMR信号を得るための方式が
用いられる。通常、像を作ろうとする領域（関心
領域）には一連のNMR測定サイクルが加えら
れ、この一連のNMR測定サイクルは使用される
特定の局在化（localization）法に応じて変る。
受信したNMR信号はデイジタル化されて、多く
の周知の像再構成法のうちの１つを使つて処理さ
れることにより、画像が再構成される。このよう
な走査を行なうためには、もちろん対象物内の特
定の位置からのNMR信号を引き出す必要があ
る。これは分極磁界B0と同じ方向を持つが、ｘ
軸とｙ軸とｚ軸のそれぞれに沿つて勾配を持つ磁
界（Ｇ×GYおよびGZ）を用いることによつて行
なわれる。各NMRサイクルの間にこれらの勾配
の強度を制御することによつて、スピン励起の空
間分布を制御することができ、NMR信号の位置
を特定することができる。
NMR技術は映像の分野で急速に発展して、生
体対象物の解剖学的特徴の断層撮影像、投影像お
よび体積像を得るために利用されている。このよ
うな像はスピン−格子緩和時間T1およびスピン
−スピン緩和時間T2のような、組織の特定の
NMR特性によつて修正された、核スピン（典型
的には水および脂肪に関連した陽子）の分布を描
いたものである。このような像は解剖学的構造を
描き、また組織の特徴を表わすことができるので
医療診断上有益である。
体対象物の解剖学的特徴の断層撮影像、投影像お
よび体積像を得るために利用されている。このよ
うな像はスピン−格子緩和時間T1およびスピン
−スピン緩和時間T2のような、組織の特定の
NMR特性によつて修正された、核スピン（典型
的には水および脂肪に関連した陽子）の分布を描
いたものである。このような像は解剖学的構造を
描き、また組織の特徴を表わすことができるので
医療診断上有益である。
RF励起磁界B1を作り、NMR信号を受けるた
めに用いられる多数の技術がある。別々の特別に
設計された励起コイルおよび受信コイルを用いる
のが非常に一般的である。多くの用途では、大き
な領域全体に均一なRF磁界を作るために大量の
RF電力を扱うことができる大形のコイルによつ
て励起が行なわれる。このとき対象物の局在化さ
れた部分からNMR信号を受けるために、より小
さな「表面」コイルが使用される。たとえば、患
者の頭と首、脚と腕、または種々の内部器官を映
像するために別々の表面コイルを用いてもよい。
表面コイルは関心領域全体にわたつて送信または
受信NMR信号に対して比較的高い感度を有す
る。
めに用いられる多数の技術がある。別々の特別に
設計された励起コイルおよび受信コイルを用いる
のが非常に一般的である。多くの用途では、大き
な領域全体に均一なRF磁界を作るために大量の
RF電力を扱うことができる大形のコイルによつ
て励起が行なわれる。このとき対象物の局在化さ
れた部分からNMR信号を受けるために、より小
さな「表面」コイルが使用される。たとえば、患
者の頭と首、脚と腕、または種々の内部器官を映
像するために別々の表面コイルを用いてもよい。
表面コイルは関心領域全体にわたつて送信または
受信NMR信号に対して比較的高い感度を有す
る。
前述したように、励起信号および受信すべき信
号はともにラーモア周波数の信号である。したが
つて、励起コイルと受信コイルはともにこの周波
数で共振するように同調させなければならない。
同一領域で同一周波数に同調した２つのコイルを
使うときは困難が生ずる。というのは、これらの
２つのコイルが相互に干渉するからである。これ
により励起磁界に非一様性が生じ、両方のコイル
に周波数とインピ−ダンスのずれが生じ、表面コ
イルの信号が劣化する。
号はともにラーモア周波数の信号である。したが
つて、励起コイルと受信コイルはともにこの周波
数で共振するように同調させなければならない。
同一領域で同一周波数に同調した２つのコイルを
使うときは困難が生ずる。というのは、これらの
２つのコイルが相互に干渉するからである。これ
により励起磁界に非一様性が生じ、両方のコイル
に周波数とインピ−ダンスのずれが生じ、表面コ
イルの信号が劣化する。
発明の要約
本発明によれば、NMR無線周波界磁コイルが
接地されたシールドによつて部分的に囲まれる。
コイルは中心軸に沿つて配置された２つの導電性
の端部ループを含む。２つの端部ループの間には
複数の導電性のセグメントが一定間隔で伸びてい
る。導電性セグメントは、所定の無線周波数でコ
イルが共振するように所定の値のリアクタンス素
子を含む。
接地されたシールドによつて部分的に囲まれる。
コイルは中心軸に沿つて配置された２つの導電性
の端部ループを含む。２つの端部ループの間には
複数の導電性のセグメントが一定間隔で伸びてい
る。導電性セグメントは、所定の無線周波数でコ
イルが共振するように所定の値のリアクタンス素
子を含む。
各々導電性の端部ループと接地されたシールド
との間にスイツチング可能なインピ−ダンス回路
が接続される。この回路のインピ−ダンスを変え
ることにより、界磁コイルをその共振周波数から
離調することができる。NMR映像システムに於
けるコイルの動作中、インピ−ダンス回路は各端
部ループとアースとの間に高インピ−ダンス径路
を形成して、コイルが所定の周波数で共振できる
ようにする。この状態の際、コイルは付勢され
て、NMR映像のための励起磁界を発生する。
NMR映像システムが受信モードにされたとき、
コイルとアースとの間に低インピ−ダンス径路を
形成するようにインピ−ダンス回路がスイツチン
グされる。この低インピ−ダンス径路によつて界
磁コイルは所定の周波数から離調し、このため
NMR映像システムの他のコイルが、界磁コイル
と相互作用することなく、局在化された励起を発
生するが、或いは映像しようとする対象物からの
放出をピツクアツプすることができる。
との間にスイツチング可能なインピ−ダンス回路
が接続される。この回路のインピ−ダンスを変え
ることにより、界磁コイルをその共振周波数から
離調することができる。NMR映像システムに於
けるコイルの動作中、インピ−ダンス回路は各端
部ループとアースとの間に高インピ−ダンス径路
を形成して、コイルが所定の周波数で共振できる
ようにする。この状態の際、コイルは付勢され
て、NMR映像のための励起磁界を発生する。
NMR映像システムが受信モードにされたとき、
コイルとアースとの間に低インピ−ダンス径路を
形成するようにインピ−ダンス回路がスイツチン
グされる。この低インピ−ダンス径路によつて界
磁コイルは所定の周波数から離調し、このため
NMR映像システムの他のコイルが、界磁コイル
と相互作用することなく、局在化された励起を発
生するが、或いは映像しようとする対象物からの
放出をピツクアツプすることができる。
本発明の１つの目的はNMR映像システムの
RF界磁コイルを選択的に離調するための手段を
提供することである。
RF界磁コイルを選択的に離調するための手段を
提供することである。
もう１つの目的は同調状態と離調状態との間で
コイルを高速スイツチングできるこのような離調
手段を提供することである。また、RF信号の電
圧と比べて比較的低い電圧のスイツチング信号で
このスイツチングを行なうことも本発明の意図す
るところである。
コイルを高速スイツチングできるこのような離調
手段を提供することである。また、RF信号の電
圧と比べて比較的低い電圧のスイツチング信号で
このスイツチングを行なうことも本発明の意図す
るところである。
更にもう１つの目的はコイルに直接印加される
かまたは隣接コイルの励磁によつてコイルに誘導
される高電力励起信号に耐え得るコイル離調回路
を提供することである。
かまたは隣接コイルの励磁によつてコイルに誘導
される高電力励起信号に耐え得るコイル離調回路
を提供することである。
図面を参照した発明の詳しい説明
第１図を参照すると、NMR映像システムのコ
イル・アセンブリ１０が示され、これは励起界磁
コイル１２およびシールド１４を含む。シールド
は従来のNMR映像システムの場合と同様に界磁
コイル１２および受信コイルのような他のコイル
（図示しない）を囲む接地された管状の導電性要
素である。シールド１４は界磁コイル１２からの
磁界を閉じ込めるように作用する。界磁コイルは
共通の中心軸に沿つて間隔を置いて配置された２
つの導電性の端部ループ１５および１６を有す
る。２つの端部ループ１５および１６は８つの軸
方向の導電性セグメント２１乃至２８によつて相
互接続され、円筒形の鳥かご形のコイル構造が形
成される。例示した界磁コイル１２は８つの導電
性セグメントを有するが、本発明はこれより多い
数のセグメントや少ない数のセグメントを有する
鳥かご形コイルにも使うことができる。この型式
の界磁コイルについては米国特許第4680548号に
詳載に詳細に記載されており、その記載を本明細
書で引用する。
イル・アセンブリ１０が示され、これは励起界磁
コイル１２およびシールド１４を含む。シールド
は従来のNMR映像システムの場合と同様に界磁
コイル１２および受信コイルのような他のコイル
（図示しない）を囲む接地された管状の導電性要
素である。シールド１４は界磁コイル１２からの
磁界を閉じ込めるように作用する。界磁コイルは
共通の中心軸に沿つて間隔を置いて配置された２
つの導電性の端部ループ１５および１６を有す
る。２つの端部ループ１５および１６は８つの軸
方向の導電性セグメント２１乃至２８によつて相
互接続され、円筒形の鳥かご形のコイル構造が形
成される。例示した界磁コイル１２は８つの導電
性セグメントを有するが、本発明はこれより多い
数のセグメントや少ない数のセグメントを有する
鳥かご形コイルにも使うことができる。この型式
の界磁コイルについては米国特許第4680548号に
詳載に詳細に記載されており、その記載を本明細
書で引用する。
導電性セグメント２１乃至２８はそれぞれコン
デンサ３１乃至３８として表わした少なくとも１
つのリアクタンス素子を含む。例示したコイルの
導電性の端部ループ１５および１６の各々は、導
電性セグメント２１乃至２８の隣り合うセグメン
トの間のその各部分に１つずつ全部で８つの直列
接続されたインダクタンス素子３９および４０を
有する。これらのインダクタンス素子は、各ルー
プの導体に固有の分布インダクタンスを表わした
ものである。これらのインダクタンスは正しいコ
イル動作のための所望の位相シフトを達成するた
めに必要である。導電性セグメント２１乃至２８
はそれぞれ同様な分布インダクタンスを有する
が、これらの分布インダクタンスは第１図には描
かれていない。一般に、導電性セグメント２１乃
至２８によるインダクタンスは各セグメントに設
けられた個別のコンデンサ３１乃至３８による容
量効果よりも小さい効果を示す。第１図に示され
た特定の型式の鳥かご形界磁コイルは「低域通
過」と呼ばれる。というのは低い信号周波数が端
部ループのインダクタンス素子を通過するのに対
して、高い周波数がインダクタンス素子によつて
阻止され、かつコンデンサ３１乃至３８を通つて
分絡されるからである。本発明は前記米国特許に
述べられている高域通過コイルのような他の型式
のコイルにも利用することができる。
デンサ３１乃至３８として表わした少なくとも１
つのリアクタンス素子を含む。例示したコイルの
導電性の端部ループ１５および１６の各々は、導
電性セグメント２１乃至２８の隣り合うセグメン
トの間のその各部分に１つずつ全部で８つの直列
接続されたインダクタンス素子３９および４０を
有する。これらのインダクタンス素子は、各ルー
プの導体に固有の分布インダクタンスを表わした
ものである。これらのインダクタンスは正しいコ
イル動作のための所望の位相シフトを達成するた
めに必要である。導電性セグメント２１乃至２８
はそれぞれ同様な分布インダクタンスを有する
が、これらの分布インダクタンスは第１図には描
かれていない。一般に、導電性セグメント２１乃
至２８によるインダクタンスは各セグメントに設
けられた個別のコンデンサ３１乃至３８による容
量効果よりも小さい効果を示す。第１図に示され
た特定の型式の鳥かご形界磁コイルは「低域通
過」と呼ばれる。というのは低い信号周波数が端
部ループのインダクタンス素子を通過するのに対
して、高い周波数がインダクタンス素子によつて
阻止され、かつコンデンサ３１乃至３８を通つて
分絡されるからである。本発明は前記米国特許に
述べられている高域通過コイルのような他の型式
のコイルにも利用することができる。
コンデンサ３４のような１つの導電性セグメン
トのコンデンサの両端間のリード２９および３０
を介して印加される無線周波（RF）エネルギー
によつて界磁コイル１２は励起される。たとえ
ば、医療用のNMRシステムの励起周波数は、1.5
テスラの磁界B0内での陽子のラーモア周波数で
ある約64MHzにされる。界磁コイル１２は２つの
直交モードに於いてこの励起周波数で共振するよ
うに設計されている。
トのコンデンサの両端間のリード２９および３０
を介して印加される無線周波（RF）エネルギー
によつて界磁コイル１２は励起される。たとえ
ば、医療用のNMRシステムの励起周波数は、1.5
テスラの磁界B0内での陽子のラーモア周波数で
ある約64MHzにされる。界磁コイル１２は２つの
直交モードに於いてこの励起周波数で共振するよ
うに設計されている。
導電性の端部ループ１５および１６の各々は、
第１のループ１５については４つのスイツチング
可能なインピ−ダンス回路４１乃至４４により、
また第２のループ１６については同様なインピ−
ダンス回路４５−４８により、シールド１４に結
合される。端部ループ１５および１６の各々に対
する４つのインピーダンス回路は各ループのまわ
りに等間隔に配置される。界磁コイル１２に結合
された８つのインピ−ダンス回路４１乃至４８は
一致してスイツチングされて、コイルとシールド
１４との間に高インピ−ダンス径路または低イン
ピ−ダンス径路を形成する。
第１のループ１５については４つのスイツチング
可能なインピ−ダンス回路４１乃至４４により、
また第２のループ１６については同様なインピ−
ダンス回路４５−４８により、シールド１４に結
合される。端部ループ１５および１６の各々に対
する４つのインピーダンス回路は各ループのまわ
りに等間隔に配置される。界磁コイル１２に結合
された８つのインピ−ダンス回路４１乃至４８は
一致してスイツチングされて、コイルとシールド
１４との間に高インピ−ダンス径路または低イン
ピ−ダンス径路を形成する。
これらのインピ−ダンス回路４１乃至４８の
各々の好適実施例が第２図に示されている。この
回路は同軸ケーブル５０を含み、その長さは界磁
コイル１２の共振周波数の波長（λ）の1/4に等
しい。そのかわりに、ケーブル５０の長さは共振
周波数の波長の1/4の奇数倍に等しい長さ（すな
わちλ／４，3λ／４，5λ／４等）にしてもよい。
同軸ケーブル５０の特性インピ−ダンスは50オー
ムより大きく、75オームが公称インピ−ダンスで
ある。ケーブル５０の中心導体はその第１の端５
１が対応するコイルの端部ループ１５または１６
に直接接続される。第１の端５１の外側の同軸導
体シールド１４に接続される。
各々の好適実施例が第２図に示されている。この
回路は同軸ケーブル５０を含み、その長さは界磁
コイル１２の共振周波数の波長（λ）の1/4に等
しい。そのかわりに、ケーブル５０の長さは共振
周波数の波長の1/4の奇数倍に等しい長さ（すな
わちλ／４，3λ／４，5λ／４等）にしてもよい。
同軸ケーブル５０の特性インピ−ダンスは50オー
ムより大きく、75オームが公称インピ−ダンスで
ある。ケーブル５０の中心導体はその第１の端５
１が対応するコイルの端部ループ１５または１６
に直接接続される。第１の端５１の外側の同軸導
体シールド１４に接続される。
同軸ケーブル５０の第２の端５２では、中心導
体が節点５６でPINダイオード５３のアノードに
接続される。PINダイオード５３のカソードはシ
ールド１４に接続される。PINダイオード５３の
アノードはまたRFチヨーク５４によつてスイツ
チング可能な直流バイアス電圧源５５に結合され
ている。NMRシステム制御回路からの信号に応
じて、電圧源５５は節点５６にアースに対して正
の電圧または負の電圧を印加する。界磁コイル１
２の共振周波数ではPINダイオードは可変抵抗の
ように動作し、その抵抗は直流バイアス電圧によ
つて制御される。直流バイアス電圧源５５によつ
てPINダイオード５３が順方向バイアスされたと
き、節点５６とシールド１４との間のインピ−ダ
ンスは非常に小さくなり、たとえば1/4オームよ
り小さくなる。この小さなインピ−ダンスはケー
ブル５０の第２の端５２を短絡終端したことに近
似する。他方、PINダイオード５３が直流電圧源
５５によつて逆バイアスされたとき、節点５６と
シールドとの間のインピ−ダンスは順方向バイア
スされたときの抵抗と比べて比較的大きく、たと
えば2000オームより大きくなる。PINダイオード
のこの状態はケーブル５０の第２の端５２を開放
回路で終端した効果を近似したものである。
体が節点５６でPINダイオード５３のアノードに
接続される。PINダイオード５３のカソードはシ
ールド１４に接続される。PINダイオード５３の
アノードはまたRFチヨーク５４によつてスイツ
チング可能な直流バイアス電圧源５５に結合され
ている。NMRシステム制御回路からの信号に応
じて、電圧源５５は節点５６にアースに対して正
の電圧または負の電圧を印加する。界磁コイル１
２の共振周波数ではPINダイオードは可変抵抗の
ように動作し、その抵抗は直流バイアス電圧によ
つて制御される。直流バイアス電圧源５５によつ
てPINダイオード５３が順方向バイアスされたと
き、節点５６とシールド１４との間のインピ−ダ
ンスは非常に小さくなり、たとえば1/4オームよ
り小さくなる。この小さなインピ−ダンスはケー
ブル５０の第２の端５２を短絡終端したことに近
似する。他方、PINダイオード５３が直流電圧源
５５によつて逆バイアスされたとき、節点５６と
シールドとの間のインピ−ダンスは順方向バイア
スされたときの抵抗と比べて比較的大きく、たと
えば2000オームより大きくなる。PINダイオード
のこの状態はケーブル５０の第２の端５２を開放
回路で終端した効果を近似したものである。
コイル・アセンブリ１０を含むNMR映像シス
テムの動作中に、界磁コイル１２を付勢して励起
RF磁界を作らなければならないとき、PINダイ
オード５３を順方向バイアスして、節点５６とシ
ールド１４との間を実質的に短絡する。これは直
流電圧源５５によりシールド１４に対して節点５
６に正の１ボルトの電位を印加することによつて
達成される。長さが1/4波長の同軸ケーブル５０
はインピ−ダンス変換器として作用し、ケーブル
５０の第１の端５１におけるインピ−ダンスZ1は
次式で与えられる。
テムの動作中に、界磁コイル１２を付勢して励起
RF磁界を作らなければならないとき、PINダイ
オード５３を順方向バイアスして、節点５６とシ
ールド１４との間を実質的に短絡する。これは直
流電圧源５５によりシールド１４に対して節点５
６に正の１ボルトの電位を印加することによつて
達成される。長さが1/4波長の同軸ケーブル５０
はインピ−ダンス変換器として作用し、ケーブル
５０の第１の端５１におけるインピ−ダンスZ1は
次式で与えられる。
Z1＝（Z0）2／Z2
ここでZ0は同軸ケーブルの特性インピ−ダンス
であり、Z2はPINダイオード５３のバイアスによ
る節点５６とシールド１４との間のインピ−ダン
スである。同軸ケーブル５０には定在波が生じる
ので、第２の端５２の短絡インピ−ダンスは反転
されて第１の端５１に開放回路、すなわち高イン
ピ−ダンスとして現われる。この状態では、コイ
ルの共振周波数において界磁コイル１２とシール
ド１４との間に高インピ−ダンスが存在すること
になる。これにより界磁コイル１２は励起周波数
で共振することができ、NMRシステムで映像す
る対象物の所望の磁気励起が行なわれる。この高
インピ−ダンスの結果、インピ−ダンス回路４１
乃至４８がコイル・アセンブリ１０の動作に及ぼ
す影響は無視できる。
であり、Z2はPINダイオード５３のバイアスによ
る節点５６とシールド１４との間のインピ−ダン
スである。同軸ケーブル５０には定在波が生じる
ので、第２の端５２の短絡インピ−ダンスは反転
されて第１の端５１に開放回路、すなわち高イン
ピ−ダンスとして現われる。この状態では、コイ
ルの共振周波数において界磁コイル１２とシール
ド１４との間に高インピ−ダンスが存在すること
になる。これにより界磁コイル１２は励起周波数
で共振することができ、NMRシステムで映像す
る対象物の所望の磁気励起が行なわれる。この高
インピ−ダンスの結果、インピ−ダンス回路４１
乃至４８がコイル・アセンブリ１０の動作に及ぼ
す影響は無視できる。
NMR映像サイクルのうちの界磁コイル励振部
分が完了したとき、RF励起信号はもはや端子２
９および３０に印加されない。同時に、電圧源５
５から負の直流バイアスがインピ−ダンス回路４
１乃至４８の各々に印加されて、PINダイオード
５３が逆バイアスされる。必要な逆バイアス電圧
の大きさは、NMRシステムの他のコイルにより
界磁コイル１２の中に誘導される電圧に応じてき
められる。NMRサイクルの次の部分が映像対象
物からの信号を受信している場合、比較的小さな
電圧が誘導される。したがつて、シールド１４に
対して節点５６に印加される負の１ボルトの電位
はPINダイオード５３を逆バイアスするのに充分
である。しかし、NMRサイクルの次の部分の間
に別の１つのコイルが励起磁界を作らなければな
らない場合には、100ボルトから300ボルト以上の
オーダーの電圧が界磁コイル１２に誘導され得
る。この場合、PINダイオード５３を逆バイアス
状態に維持するため、PINダイオードに印加され
る逆バイアスはこの大きい方の誘導電圧より大き
くなければならない。
分が完了したとき、RF励起信号はもはや端子２
９および３０に印加されない。同時に、電圧源５
５から負の直流バイアスがインピ−ダンス回路４
１乃至４８の各々に印加されて、PINダイオード
５３が逆バイアスされる。必要な逆バイアス電圧
の大きさは、NMRシステムの他のコイルにより
界磁コイル１２の中に誘導される電圧に応じてき
められる。NMRサイクルの次の部分が映像対象
物からの信号を受信している場合、比較的小さな
電圧が誘導される。したがつて、シールド１４に
対して節点５６に印加される負の１ボルトの電位
はPINダイオード５３を逆バイアスするのに充分
である。しかし、NMRサイクルの次の部分の間
に別の１つのコイルが励起磁界を作らなければな
らない場合には、100ボルトから300ボルト以上の
オーダーの電圧が界磁コイル１２に誘導され得
る。この場合、PINダイオード５３を逆バイアス
状態に維持するため、PINダイオードに印加され
る逆バイアスはこの大きい方の誘導電圧より大き
くなければならない。
PINダイオードを逆バイアスすることにより共
振周波数においてケーブル５０の第２の端の節点
５６とシールド１４との間に高インピ−ダンスが
生じる。第２の端５２のこの高インピ−ダンス
は、共振周波数においてケーブルの第１の端５１
には反転されて非常に低いインピ−ダンスとして
現われる。この場合、インピ−ダンス回路４１乃
至４８はそれぞれ界磁コイル１２とシールド１４
との間の短絡回路として作用する。これらの実質
上の短絡回路は電流をシールド１４の方へ転流さ
せることにより界磁コイル１２を離調させて、コ
イルがもはや励起周波数では共振しないようにす
る。この離調によつて、通常の表面コイルが映像
対象物からラーモア信号を受けることができ、２
つのコイルおよびそれらの磁界が相互作用するこ
とはない。
振周波数においてケーブル５０の第２の端の節点
５６とシールド１４との間に高インピ−ダンスが
生じる。第２の端５２のこの高インピ−ダンス
は、共振周波数においてケーブルの第１の端５１
には反転されて非常に低いインピ−ダンスとして
現われる。この場合、インピ−ダンス回路４１乃
至４８はそれぞれ界磁コイル１２とシールド１４
との間の短絡回路として作用する。これらの実質
上の短絡回路は電流をシールド１４の方へ転流さ
せることにより界磁コイル１２を離調させて、コ
イルがもはや励起周波数では共振しないようにす
る。この離調によつて、通常の表面コイルが映像
対象物からラーモア信号を受けることができ、２
つのコイルおよびそれらの磁界が相互作用するこ
とはない。
代案として、スイツチング可能なインピ−ダン
ス回路４１乃至４８の代りに他の型式のスイツチ
を使うことができる。第３図に示す基本的な代案
では、界磁コイル１５または１６と接地されたシ
ールド１４との間にPINダイオード５７を直接接
続することによりインピ−ダンス変換器が省略さ
れる。この設計では、コイルが付勢されるとき、
PINダイオード５７を逆バイアスする。この実施
例では、PINダイオードに印加される逆バイアス
電圧は少なくともコイルの励振信号の電圧より大
きくなければならない。したがつて、この逆バイ
アス電圧は、インピ−ダンス変換器を含む前記実
施例に印加される逆バイアス電圧より著しく大き
くしなければならない。NMRの用途によつては
励振電圧が現在利用できるPINダイオードの逆降
伏電圧より大きいこともあり、この場合は後者の
実施例を利用できない。
ス回路４１乃至４８の代りに他の型式のスイツチ
を使うことができる。第３図に示す基本的な代案
では、界磁コイル１５または１６と接地されたシ
ールド１４との間にPINダイオード５７を直接接
続することによりインピ−ダンス変換器が省略さ
れる。この設計では、コイルが付勢されるとき、
PINダイオード５７を逆バイアスする。この実施
例では、PINダイオードに印加される逆バイアス
電圧は少なくともコイルの励振信号の電圧より大
きくなければならない。したがつて、この逆バイ
アス電圧は、インピ−ダンス変換器を含む前記実
施例に印加される逆バイアス電圧より著しく大き
くしなければならない。NMRの用途によつては
励振電圧が現在利用できるPINダイオードの逆降
伏電圧より大きいこともあり、この場合は後者の
実施例を利用できない。
本発明の対象とするNMRシステムでは、数十
マイクロ秒のオーダーのインピ−ダンス回路スイ
ツチング時間が必要とされる。しかし、このよう
に短いスイツチング時間を必要としないシステム
または用途の場合は、電磁的に作動するスイツチ
を用いることができる。
マイクロ秒のオーダーのインピ−ダンス回路スイ
ツチング時間が必要とされる。しかし、このよう
に短いスイツチング時間を必要としないシステム
または用途の場合は、電磁的に作動するスイツチ
を用いることができる。
本発明の原理に従つて種々のコイル・アセンブ
リを構成することができる。前記米国特許に開示
された異なるコイルに本発明による離調回路を組
込むことができる。界磁コイルとアースとの間に
結合されるスイツチング可能なインピ−ダンス回
路の数は所望の離調度が得られるように変えるこ
とができる。更に、前記のように、これらの回路
の異なる型式のものを用いることもできる。
リを構成することができる。前記米国特許に開示
された異なるコイルに本発明による離調回路を組
込むことができる。界磁コイルとアースとの間に
結合されるスイツチング可能なインピ−ダンス回
路の数は所望の離調度が得られるように変えるこ
とができる。更に、前記のように、これらの回路
の異なる型式のものを用いることもできる。
第１図は本発明によるNMRコイル・アセンブ
リは概略構成図である。第２図は第１図のアセン
ブリに用いられるスイツチング可能なインピ−ダ
ンス回路の概略構成図である。第３図は別のスイ
ツチング可能なインピ−ダンス回路の概略構成図
である。 主な符号の説明、１０……コイル・アセンブ
リ、１２……励起界磁コイル、１４……シール
ド、１５，１６……導電性の端部ループ、２１乃
至２８……導電性セグメント、３１乃至３８……
コンデンサ、４１乃至４８……スイツチング可能
なインピ−ダンス回路、５０……同軸ケーブル、
５３……PINダイオード。
リは概略構成図である。第２図は第１図のアセン
ブリに用いられるスイツチング可能なインピ−ダ
ンス回路の概略構成図である。第３図は別のスイ
ツチング可能なインピ−ダンス回路の概略構成図
である。 主な符号の説明、１０……コイル・アセンブ
リ、１２……励起界磁コイル、１４……シール
ド、１５，１６……導電性の端部ループ、２１乃
至２８……導電性セグメント、３１乃至３８……
コンデンサ、４１乃至４８……スイツチング可能
なインピ−ダンス回路、５０……同軸ケーブル、
５３……PINダイオード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 無線周波NMRコイル・アセンブリに於い
て、 同じ所定の周波数で共振する受信コイルと共に
用いられる円筒形励起界磁コイルであつて、中心
軸に沿つて間隔を置いて配置された１対の導電性
ループ素子、および上記１対のループ素子の各々
に沿つた間隔をおいた複数の点で上記１対のルー
プ素子を電気的に相互接続する複数の導電性セグ
メントを有し、上記導電性セグメントが上記所定
の周波数で当該界磁コイルを共振させるのに必要
なリアクタンス値を持つリアクタンス素子を含ん
でいる当該円筒形励起界磁コイル、ならびに 上記１対の導電性ループ素子に結合されて、上
記界磁コイルと受信コイルとの間の干渉を避ける
ために上記所定の周波数での上記界磁コイルの共
振をスイツチング可能に離調させる手段、を含む
ことを特徴とする無線周波NMRコイル・アセン
ブリ。 ２ 上記のスイツチング可能に離調させる手段
が、上記１対の導電性ループ素子の各々とアース
電位との間に結合された、スイツチング可能な２
つのインピ−ダンス値を有する複数のインピ−ダ
ンス素子を含んでいる請求項１記載のNMRコイ
ル・アセンブリ。 ３ 上記インピ−ダンス素子の各々がインピ−ダ
ンス変換器を含んでいる請求項２記載のNMRコ
イル・アセンブリ。 ４ 上記インピ−ダンス素子の各々が 上記所定の周波数の波長の1/4の奇数倍に等し
い長さを持ち、一方の端で上記導電性ループ素子
のうちの関連する１つに結合された伝送媒体、な
らびに 比較的大きなインピ−ダンスと比較的小さなイ
ンピ−ダンスで上記伝送媒体の他方の端を交互に
終端するように上記伝送媒体の他方の端に結合さ
れたスイツチ手段、で構成されている請求項２記
載のNMRコイル・アセンブリ。 ５ 上記シールドがアース電位に接続され、上記
インピ−ダンス素子により上記導電性ループ素子
の各々が上記シールドに結合されている請求項２
記載のNMRコイル・アセンブリ。 ６ 上記インピ−ダンス素子の各々が、 上記所定の周波数の波長の1/4の奇数倍にほぼ
等しい長さの同軸ケーブルであつて、当該同軸ケ
ーブルの一方の端が上記導電性ループ素子のうち
の関連する１つに結合された第１の導体および上
記シールドに結合された第２の導体を有する同軸
ケーブル、ならびに 上記同軸ケーブルの他端で上記第１の導体を上
記シールドに選択的に結合するためのスイツチ手
段、で構成されている請求項５記載のNMRコイ
ル・アセンブリ。 ７ 上記インピ−ダンス素子の各々の上記スイツ
チ手段が、 上記同軸ケーブルの他端で上記第１の導体と上
記シールドとの間に接続されたPINダイオード、
ならびに 上記PINダイオードを交互に順方向バイアスお
よび逆方向バイアスする手段、で構成されている
請求項６記載のNMRコイル・アセンブリ。 ８ 上記インピ−ダンス素子の各々が、 上記所定の周波数の波長の1/4の奇数倍にほぼ
等しい長さの同軸ケーブルであつて、当該同軸ケ
ーブルの一方の端で上記導電性ループ素子のうち
の関連する１つに結合された第１の導体および上
記シールドに結合された第２の導体を有する同軸
ケーブル、ならびに 上記同軸ケーブルの他端で上記第１の導体を上
記第２の導体に選択的に結合するためのスイツチ
手段、で構成されている請求項５記載のNMRコ
イル・アセンブリ。 ９ 上記インピ−ダンス素子の各々の上記スイツ
チ手段が、 上記同軸ケーブルの他端で上記第１の導体と上
記第２の導体との間に接続されたPINダイオー
ド、ならびに 上記PINダイオードを交互に順方向バイアスお
よび逆方向バイアスする手段、で構成されている
請求項８記載のNMRコイル・アセンブリ。 １０ 上記導電性ループ素子の各々に沿つた実質
的に等間隔の４つの位置にそれぞれ１つずつ上記
インピ−ダンス素子が結合されている請求項２記
載のNMRコイル・アセンブリ。 １１ 上記の比較的大きいインピ−ダンスが500
オームより大きく、上記の比較的小さいインピ−
ダンスが１オームより小さい請求項４記載の
NMRコイル・アセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US135,975 | 1987-12-21 | ||
| US07/135,975 US4833409A (en) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | Apparatus for dynamically disabling an NMR field coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH024329A JPH024329A (ja) | 1990-01-09 |
| JPH0417654B2 true JPH0417654B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=22470648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63320801A Granted JPH024329A (ja) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | 無線周波ｎｍｒコイル・アセンブリ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4833409A (ja) |
| EP (1) | EP0322192B1 (ja) |
| JP (1) | JPH024329A (ja) |
| DE (1) | DE3850559T2 (ja) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4820985A (en) * | 1988-04-06 | 1989-04-11 | General Electric Company | Apparatus for tuning an NMR field coil |
| US4916418A (en) * | 1989-03-31 | 1990-04-10 | Varian Associates, Inc. | Double tuned bird cage coil |
| US5081418A (en) * | 1990-04-30 | 1992-01-14 | General Electric Company | Method and apparatus for tuning an nmr field coil |
| US5075624A (en) * | 1990-05-29 | 1991-12-24 | North American Philips Corporation | Radio frequency quadrature coil construction for magnetic resonance imaging (mri) apparatus |
| DE4030878A1 (de) * | 1990-09-29 | 1992-04-02 | Siemens Ag | Doppel-oberflaechenspule fuer ein kernspinresonanzgeraet |
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| US5243287A (en) * | 1992-04-27 | 1993-09-07 | General Electric Company | Dynamically detuned NMR field coil |
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